Krahasuar me motorët me fluks radial, motorët me fluks aksial kanë shumë përparësi në dizajnimin e automjeteve elektrike. Për shembull, motorët me fluks boshtor mund të ndryshojnë modelin e grupit të fuqisë duke e lëvizur motorin nga boshti në brendësi të rrotave.
1.Aksi i pushtetit
Motorët me fluks boshtorpo marrin vëmendje në rritje (tërheqje fituese). Për shumë vite, ky lloj motori është përdorur në aplikime të palëvizshme si ashensorët dhe makineritë bujqësore, por gjatë dekadës së fundit, shumë zhvillues kanë punuar për të përmirësuar këtë teknologji dhe për ta aplikuar atë në motoçikleta elektrike, kapele aeroporti, kamionë mallrash, elektrike. automjete, madje edhe aeroplanë.
Motorët tradicionalë me fluks radial përdorin magnet të përhershëm ose motorë induksioni, të cilët kanë bërë përparim të rëndësishëm në optimizimin e peshës dhe kostos. Megjithatë, ata përballen me shumë vështirësi për të vazhduar zhvillimin. Fluksi boshtor, një lloj motori krejtësisht i ndryshëm, mund të jetë një alternativë e mirë.
Krahasuar me motorët radialë, sipërfaqja efektive magnetike e motorëve me magnet të përhershëm me fluks boshtor është sipërfaqja e rotorit të motorit, jo diametri i jashtëm. Prandaj, në një vëllim të caktuar motori, motorët me magnet të përhershëm me fluks boshtor zakonisht mund të ofrojnë çift rrotullues më të madh.
Motorët me fluks boshtorjanë më kompakte; Krahasuar me motorët radialë, gjatësia boshtore e motorit është shumë më e shkurtër. Për motorët e rrotave të brendshme, ky është shpesh një faktor vendimtar. Struktura kompakte e motorëve aksialë siguron densitet më të lartë të fuqisë dhe çift rrotullues sesa motorët radialë të ngjashëm, duke eliminuar kështu nevojën për shpejtësi jashtëzakonisht të larta funksionimi.
Efikasiteti i motorëve të fluksit aksial është gjithashtu shumë i lartë, zakonisht i kalon 96%. Kjo falë rrugës më të shkurtër, një dimensionale të fluksit, e cila është e krahasueshme apo edhe më e lartë në efikasitet krahasuar me motorët më të mirë të fluksit radial 2D në treg.
Gjatësia e motorit është më e shkurtër, zakonisht 5 deri në 8 herë më e shkurtër, dhe pesha gjithashtu zvogëlohet nga 2 deri në 5 herë. Këta dy faktorë kanë ndryshuar zgjedhjen e projektuesve të platformave të automjeteve elektrike.
2. Teknologjia e fluksit aksial
Ekzistojnë dy topologji kryesore përmotorët me fluks aksial: stator me një rotor të dyfishtë (ndonjëherë të referuara si makina të stilit torus) dhe stator me një rotor të vetëm.
Aktualisht, shumica e motorëve me magnet të përhershëm përdorin topologjinë e fluksit radial. Qarku i fluksit magnetik fillon me një magnet të përhershëm në rotor, kalon nëpër dhëmbin e parë të statorit dhe më pas rrjedh në mënyrë radiale përgjatë statorit. Më pas kaloni nëpër dhëmbin e dytë për të arritur çelikun e dytë magnetik në rotor. Në një topologji të fluksit boshtor të rotorit të dyfishtë, laku i fluksit fillon nga magneti i parë, kalon në mënyrë boshtore nëpër dhëmbët e statorit dhe menjëherë arrin magnetin e dytë.
Kjo do të thotë se rruga e fluksit është shumë më e shkurtër se ajo e motorëve me fluks radial, duke rezultuar në vëllime më të vogla motorike, densitet më të lartë të fuqisë dhe efikasitet me të njëjtën fuqi.
Një motor radial, ku fluksi magnetik kalon nëpër dhëmbin e parë dhe më pas kthehet në dhëmbin tjetër përmes statorit, duke arritur në magnet. Fluksi magnetik ndjek një rrugë dy-dimensionale.
Rruga e fluksit magnetik të një makine me fluks magnetik boshtor është njëdimensionale, kështu që mund të përdoret çeliku elektrik i orientuar nga kokrriza. Ky çelik e bën më të lehtë kalimin e fluksit, duke përmirësuar kështu efikasitetin.
Motorët me fluks radial përdorin tradicionalisht mbështjellje të shpërndara, me deri në gjysmën e skajeve të mbështjelljes që nuk funksionojnë. Mbjellja e spirales do të rezultojë në peshë shtesë, kosto, rezistencë elektrike dhe më shumë humbje të nxehtësisë, duke i detyruar projektuesit të përmirësojnë modelin e mbështjelljes.
Skajet e spirales sëmotorët me fluks aksialjanë shumë më pak, dhe disa dizajne përdorin mbështjellje të përqendruara ose të segmentuara, të cilat janë plotësisht efektive. Për makinat radiale të statorit të segmentuar, këputja e rrugës së fluksit magnetik në stator mund të sjellë humbje shtesë, por për motorët me fluks aksial, ky nuk është problem. Dizajni i mbështjelljes së spirales është çelësi për të dalluar nivelin e furnitorëve.
3. Zhvillimi
Motorët me fluks boshtor përballen me disa sfida serioze në projektim dhe prodhim, pavarësisht avantazheve të tyre teknologjike, kostot e tyre janë shumë më të larta se ato të motorëve radialë. Njerëzit kanë një kuptim shumë të plotë të motorëve radialë, dhe metodat e prodhimit dhe pajisjet mekanike janë gjithashtu të disponueshme.
Një nga sfidat kryesore të motorëve me fluks boshtor është ruajtja e një hapësire uniforme ajri midis rotorit dhe statorit, pasi forca magnetike është shumë më e madhe se ajo e motorëve radialë, duke e bërë të vështirë ruajtjen e një hapësire uniforme ajri. Motori i fluksit boshtor të rotorit të dyfishtë gjithashtu ka probleme me shpërndarjen e nxehtësisë, pasi dredha-dredha ndodhet thellë brenda statorit dhe midis dy disqeve të rotorit, duke e bërë shumë të vështirë shpërndarjen e nxehtësisë.
Motorët me fluks boshtor janë gjithashtu të vështirë për t'u prodhuar për shumë arsye. Makina me rotor të dyfishtë duke përdorur një makinë me rotor të dyfishtë me një topologji yokes (p.sh. heqja e zgjedhës së hekurit nga statori por duke mbajtur dhëmbët e hekurt) kapërcen disa nga këto probleme pa zgjeruar diametrin e motorit dhe magnetin.
Megjithatë, heqja e zgjedhës sjell sfida të reja, të tilla si mënyra e rregullimit dhe pozicionimit të dhëmbëve individualë pa një lidhje mekanike të zgjedhës. Ftohja është gjithashtu një sfidë më e madhe.
Është gjithashtu e vështirë të prodhohet rotori dhe të ruhet boshllëku i ajrit, pasi disku i rotorit tërheq rotorin. Avantazhi është se disqet e rotorit lidhen drejtpërdrejt përmes një unaze boshti, kështu që forcat anulojnë njëra-tjetrën. Kjo do të thotë se kushinetja e brendshme nuk i përballon këto forca dhe funksioni i vetëm i tij është të mbajë statorit në pozicionin e mesëm midis dy disqeve të rotorit.
Motorët me një rotor me një stator të dyfishtë nuk përballen me sfidat e motorëve rrethorë, por dizajni i statorit është shumë më kompleks dhe i vështirë për t'u arritur automatizimi, dhe kostot përkatëse janë gjithashtu të larta. Ndryshe nga çdo motor tradicional i fluksit radial, proceset e prodhimit të motorëve aksial dhe pajisjet mekanike janë shfaqur vetëm kohët e fundit.
4. Aplikimi i automjeteve elektrike
Besueshmëria është thelbësore në industrinë e automobilave dhe provon besueshmërinë dhe qëndrueshmërinë emotorët me fluks aksialpër të bindur prodhuesit se këta motorë janë të përshtatshëm për prodhim masiv ka qenë gjithmonë një sfidë. Kjo i ka shtyrë furnizuesit e motorëve aksial të kryejnë programe të gjera vërtetimi vetë, me secilin furnizues që demonstron se besueshmëria e motorit të tyre nuk është e ndryshme nga motorët tradicionalë të fluksit radial.
Komponenti i vetëm që mund të konsumohet në njëmotori i fluksit aksialështë kushinetat. Gjatësia e fluksit magnetik aksial është relativisht e shkurtër, dhe pozicioni i kushinetave është më afër, zakonisht i projektuar të jetë paksa "mbidimensionuar". Për fat të mirë, motori i fluksit boshtor ka një masë më të vogël të rotorit dhe mund të përballojë ngarkesa më të ulëta dinamike të boshtit të rotorit. Prandaj, forca aktuale e aplikuar në kushineta është shumë më e vogël se ajo e motorit të fluksit radial.
Boshti elektronik është një nga aplikimet e para të motorëve aksialë. Gjerësia më e hollë mund të mbulojë motorin dhe kutinë e shpejtësisë në bosht. Në aplikimet hibride, gjatësia më e shkurtër boshtore e motorit nga ana tjetër shkurton gjatësinë totale të sistemit të transmisionit.
Hapi tjetër është instalimi i motorit boshtor në timon. Në këtë mënyrë, fuqia mund të transmetohet drejtpërdrejt nga motori në rrota, duke përmirësuar efikasitetin e motorit. Për shkak të eliminimit të transmisioneve, diferencialeve dhe boshteve lëvizëse, kompleksiteti i sistemit është zvogëluar gjithashtu.
Megjithatë, duket se konfigurimet standarde nuk janë shfaqur ende. Çdo prodhues origjinal i pajisjeve po hulumton konfigurime specifike, pasi madhësitë dhe format e ndryshme të motorëve aksialë mund të ndryshojnë dizajnin e automjeteve elektrike. Krahasuar me motorët radialë, motorët boshtorë kanë një densitet më të lartë të fuqisë, që do të thotë se mund të përdoren motorë boshtorë më të vegjël. Kjo ofron opsione të reja të projektimit për platformat e automjeteve, të tilla si vendosja e paketave të baterive.
4.1 Armatura e segmentuar
Topologjia e motorit YASA (Yokeless and Segmented Armature) është një shembull i një topologjie me një stator me një rotor të dyfishtë, e cila redukton kompleksitetin e prodhimit dhe është e përshtatshme për prodhim masiv të automatizuar. Këta motorë kanë një densitet fuqie deri në 10 kW/kg me shpejtësi nga 2000 deri në 9000 rpm.
Duke përdorur një kontrollues të dedikuar, ai mund të sigurojë një rrymë prej 200 kVA për motorin. Kontrolluesi ka një vëllim prej afërsisht 5 litra dhe peshon 5,8 kilogramë, duke përfshirë menaxhimin termik me ftohje të vajit dielektrik, i përshtatshëm për motorët me fluks aksial, si dhe për motorët me fluks me induksion dhe radial.
Kjo i lejon prodhuesit e pajisjeve origjinale të automjeteve elektrike dhe zhvilluesit e nivelit të parë të zgjedhin në mënyrë fleksibël motorin e duhur bazuar në aplikacionin dhe hapësirën e disponueshme. Përmasat dhe pesha më e vogël e bëjnë automjetin më të lehtë dhe ka më shumë bateri, duke rritur kështu rritjen e gamës.
5. Aplikimi i motoçikletave elektrike
Për motoçikletat elektrike dhe ATV-të, disa kompani kanë zhvilluar motorë me fluks boshtor AC. Dizajni i përdorur zakonisht për këtë lloj automjeti është dizajni i fluksit boshtor të bazuar në furçë DC, ndërsa produkti i ri është një dizajn AC, plotësisht i mbyllur pa furça.
Bobinat e motorëve DC dhe AC mbeten të palëvizshme, por rotorët e dyfishtë përdorin magnet të përhershëm në vend të armaturave rrotulluese. Avantazhi i kësaj metode është se nuk kërkon kthim mekanik.
Dizajni boshtor AC mund të përdorë gjithashtu kontrollues standard të motorëve AC trefazorë për motorët radialë. Kjo ndihmon në uljen e kostove, pasi kontrolluesi kontrollon rrymën e çift rrotullues, jo shpejtësinë. Kontrolluesi kërkon një frekuencë prej 12 kHz ose më të lartë, që është frekuenca kryesore e pajisjeve të tilla.
Frekuenca më e lartë vjen nga induktiviteti më i ulët i mbështjelljes prej 20 µH. Frekuenca mund të kontrollojë rrymën për të minimizuar valëzimin e rrymës dhe për të siguruar një sinjal sinusoidal sa më të qetë. Nga një këndvështrim dinamik, kjo është një mënyrë e shkëlqyer për të arritur kontroll më të butë të motorit duke lejuar ndryshime të shpejta të çift rrotullues.
Ky dizajn adopton një mbështjellje të shpërndarë me dy shtresa, kështu që fluksi magnetik rrjedh nga rotori në një rotor tjetër përmes statorit, me një rrugë shumë të shkurtër dhe efikasitet më të lartë.
Çelësi i këtij dizajni është se ai mund të funksionojë me një tension maksimal prej 60 V dhe nuk është i përshtatshëm për sisteme me tension të lartë. Prandaj, mund të përdoret për motoçikletat elektrike dhe automjetet me katër rrota të klasës L7e si Renault Twizy.
Tensioni maksimal prej 60 V lejon që motori të integrohet në sistemet kryesore elektrike 48 V dhe thjeshton punën e mirëmbajtjes.
Specifikimet e motoçikletës me katër rrota L7e në Rregulloren Kuadër Evropiane 2002/24/EC përcaktojnë që pesha e automjeteve që përdoren për transportin e mallrave nuk i kalon 600 kilogramë, duke përjashtuar peshën e baterive. Këto automjete lejohen të transportojnë jo më shumë se 200 kilogramë pasagjerë, jo më shumë se 1000 kilogramë ngarkesë dhe jo më shumë se 15 kilovat fuqi motori. Metoda e mbështjelljes së shpërndarë mund të sigurojë një çift rrotullues prej 75-100 Nm, me një fuqi maksimale të prodhimit prej 20-25 kW dhe një fuqi të vazhdueshme prej 15 kW.
Sfida e fluksit aksial qëndron në mënyrën se si mbështjelljet e bakrit shpërndajnë nxehtësinë, gjë që është e vështirë sepse nxehtësia duhet të kalojë nëpër rotor. Dredha-dredha e shpërndarë është çelësi për zgjidhjen e këtij problemi, pasi ka një numër të madh slotash shtyllash. Në këtë mënyrë, ekziston një sipërfaqe më e madhe midis bakrit dhe guaskës, dhe nxehtësia mund të transferohet në pjesën e jashtme dhe të shkarkohet nga një sistem standard ftohjeje me lëng.
Polet e shumta magnetike janë çelësi për përdorimin e formave të valëve sinusoidale, të cilat ndihmojnë në reduktimin e harmonikëve. Këto harmonika manifestohen si ngrohje e magneteve dhe bërthamës, ndërsa përbërësit e bakrit nuk mund të largojnë nxehtësinë. Kur nxehtësia grumbullohet në magnet dhe bërthama hekuri, efikasiteti zvogëlohet, prandaj optimizimi i formës së valës dhe rrugës së nxehtësisë është thelbësor për performancën e motorit.
Dizajni i motorit është optimizuar për të reduktuar kostot dhe për të arritur prodhim masiv të automatizuar. Një unazë strehimi e ekstruduar nuk kërkon përpunim mekanik kompleks dhe mund të zvogëlojë kostot e materialit. Spiralja mund të plagoset drejtpërdrejt dhe gjatë procesit të mbështjelljes përdoret një proces ngjitjeje për të ruajtur formën e duhur të montimit.
Pika kryesore është se spiralja është bërë nga tela standarde të disponueshme në treg, ndërsa bërthama e hekurit është e laminuar me çelikun e transformatorit të raftit, i cili thjesht duhet të pritet në formë. Modele të tjera motorike kërkojnë përdorimin e materialeve të buta magnetike në petëzimin e bërthamës, të cilat mund të jenë më të shtrenjta.
Përdorimi i mbështjelljeve të shpërndara nënkupton që çeliku magnetik nuk ka nevojë të segmentohet; Ato mund të jenë forma më të thjeshta dhe më të lehta për t'u prodhuar. Zvogëlimi i madhësisë së çelikut magnetik dhe sigurimi i lehtësisë së prodhimit të tij ka një ndikim të rëndësishëm në uljen e kostove.
Dizajni i këtij motori me fluks boshtor mund të personalizohet gjithashtu sipas kërkesave të klientit. Klientët kanë versione të personalizuara të zhvilluara rreth dizajnit bazë. Më pas prodhohet në një linjë prodhimi provë për verifikimin e hershëm të prodhimit, i cili mund të përsëritet në fabrika të tjera.
Përshtatja është kryesisht sepse performanca e automjetit varet jo vetëm nga dizajni i motorit të fluksit magnetik boshtor, por edhe nga cilësia e strukturës së automjetit, paketa e baterisë dhe BMS.
Koha e postimit: Shtator-28-2023
